BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

Transkripsi

1 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Pada bab ini akan dijelaskan metode pengujian peforma navigasi robot, hasil pengujian robot, perbandingan metode kontrol fuzzy dengan metode kontrol Propotional Derivative dan analisis Metode Pengujian Pengujian Dimensi Robot Pengujian dilakukan dengan melakukan pengukuran dimensi fisik robot keseluruhan, baik panjang, lebar dan tinggi menggunakan alat ukur penggaris. Dimensi tidak boleh melebihi ketentuan maksimal dimensi yang tertera pada peraturan TCFFHR Dimensi maksimal robot yang diperbolehkan adalah (p x l x t) 31 x 31 x 27cm Pengujian Sensor SRF Sensor SRF merupakan sensor utama dalam bernavigasi. Dalam pengujian SRF ini, sensor akan diletakkan berhadapan lurus dengan diding atau objek penghalang yang cukup lebar kemudian divariasikan jaraknya pada rentang jarak 3 cm sampai 400 cm. Nilai yang dicatat dalam pengujian ini adalah lamanya waktu sinyal echo saat dalam kondisi high untuk setiap variasi jarak. Pengujian dilakukan menggunakan timer mikrokontroler dengan frekuensi 172,8 khz Pengujian Navigasi Follow Kanan dan Follow Kiri Metode Fuzzy Pada bagian ini akan dijelaskan metode pengujian untuk menguji navigasi robot ketika menelusuri peta lapangan pengujian. Dalam proses pengujian ini terdapat dua buah mode navigasi robot yang akan diuji, yaitu navigasi follow kanan dan follow kiri. Dalam navigasi follow kanan robot akan mengelilingi peta lapangan pengujian berlawanan dengan arah jarum jam. Sebaliknya untuk follow kiri robot akan mengelilingi peta lapangan pengujian searah dengan arah jarum jam. 42

2 Pengujian akan dilakukan dengan menggunakan empat buah variasi lapangan dan lima posisi start yang berbeda, sehingga terdapat dua puluh kemungkinan variasi pengujian navigasi. Gambar 4.1 menunjukkan variasi konfigurasi lapangan yang digunakan dalam pengujian. Kemudian untuk posisi start robot dapat berada di dalam ruangan maupun di lorong lapangan. Untuk start di dalam ruangan, posisi start berada pada sudut-sudut ruangan. Sedangkan posisi start di lorong dapat dilihat pada Gambar 4.2. Pada Gambar 4.2 tanda A dan B menunjukkan orientasi robot terhadap lapangan yang mungkin ketika start di lorong. (A) (B) (C) Gambar 4.1. Variasi Bentuk Lapangan (D) 43

3 Gambar 4.2. Letak Posisi Start di Lorong Lapangan [12,h.21] Dalam pengujian ini robot akan bernavigasi mengelilingi peta lapangan selama 3 menit. Selama robot menjelajahi peta terdapat beberapa parameter sebagai acuan keberhasilan navigasi. Berikut penjabarannya : 1. Jumlah kontak dengan dinding selama 3 menit (K) Ketika bernavigasi, robot diharapkan untuk tidak melakukan kontak dengan dinding, Semakin sedikit kontak dengan dinding, maka kehandalan navigasi robot semakin baik. 2. Jumlah kontak dengan dinding yang panjang goresan lebih dari 2 cm (K2) Dalam aturan TCFFHR 2016 jika robot melakukan kontak dengan dinding dan mengakibatkan goresan pada dinding dengan panjang goresan lebih dari 2 cm maka akan dikenakan pinalti. Maka jika robot tidak menggores dinding maka navigasi dianggap berhasil. 3. Jumlah putaran dalam 3 menit (P) Semakin banyak putaran yang dapat dilakukan robot, maka kehandalan navigasi akan semakin baik. 4. Apakah semua room terjelajahi dalam waktu kurang dari 3 menit? (TR) Jika terjelajahi semua terisi Y (ya terjelajahi) dan jika tidak terjelajahi semua terisi T (tidak terjelajahi semua). Selama bernavigasi, robot harus dapat mejelajahi semua ruangan dalam peta pengujian. 44

4 5. Apakah sebelum 3 menit robot terjebak? (TJ) Jika terjebak terisi Y (ya terjebak) dan jika tidak terjebak terisi T (tidak terjebak). Kondisi robot yang terjebak akan sangat merugikan dalam perlombaan. Definisi terjebak disini adalah robot tidak bergerak atau melakukan gerakan yang sama terus menerus pada sebuah tempat Pengujian Pergerakan Robot Menuju Set Point Pengujian selanjutnya adalah menguji navigasi robot pada lintasan lurus untuk melihat pola gerakan robot dan waktu yang diperlukan untuk menuju set point. Robot ini diharapkan mampu melakukan navigasi pada lintasan lurus dengan jarak 10 cm dari tembok lapangan. Variasi pengujian dilakukan dengan memberikan offset pada kondisi start awal robot sebelum bernavigasi, yaitu pada 20 cm jarak badan robot dari tembok (set point +10cm) dan 0 cm (set point -10 cm). Robot akan bernavigasi pada lintasan lurus sepanjang 1 meter dan diamati pergerakanya. Pengambilan data dilakukan sebanyak masing masing 3 kali dengan menggunakan SRF yang ditempatkan pada robot dengan selang waktu antar data sampling 50 ms. Seperti halnya dalam pengujian navigasi, pengujian ini dilakukan untuk mode navigasi follow kanan dan follow kiri. Hasil pegujian ini dapat dilihat pada bagian Hasil Pengujian Hasil Pengujian Dimensi Robot Dari hasil pengukuran, robot memiliki dimensi (p x l x t) 24 x 22 x 27 cm. Dimensi robot ini tidak melebihi ukuran maksimal robot yang telah ditentukan yaitu (p x l x t) 31 x 31 x 27cm. 45

5 Hasil Pengujian Sensor SRF Tabel 4.1. Hasil Pengujian SRF Jarak Dari Tembok Nilai Timer 400 cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm 40 Dari pengujian ini, nilai SRF cukup linier dengan rata-rata untuk kenaikan 1 cm maka nilai timer naik 10,2 poin. Namun nilai timer yang didapatkan ini masih mengandung noise, yang mengakibatkan nilai pembacaan tidak jatuh pada satu nilai tertentu untuk satu jarak tertentu saat pengambilan data. Hubungan matematis antara nilai timer dengan variasi jarak dapat dijelaskan sebagai berikut : Diketahui : : Frekuensi timer (F) : 172,8 khz Kecepatan suara (V) : cm/s (pada ketinggian air laut, suhu 21 O C) Jarak SRF dengan objek (L) : cm Maka untuk menghitung nilai timer dirumuskan : Dari rumus ini kita dapat mengetahui perubahan nilai timer untuk perubahan jarak sejauh 1 cm adalah 10, 0465 poin. 46

6 4.2.3 Hasil Pengujian Navigasi Follow Kanan Follow Kiri Seperti yang telah dijelaskan sebelmnya, selama robot bernavigasi terdapat beberapa parameter yang diamati dan dihitung untuk mengukur kehandalan metode navigasi robot yaitu : 1. Jumlah kontak dengan dinding selama 3 menit (K) 2. Jumlah kontak dengan dinding yang panjang goresanya lebih dari 2cm (K2) 3. Jumlah putaran dalam 3 menit (P) 4. Apakah semua room terjelajahi dalam waktu kurang dari 3 menit? (TR) 5. Apakah sebelum 3 menit apakah robot terjebak? (TJ) Tabel 4.2 dan 4.3 adalah hasil pengujian navigasi robot yang menggunakan metode kontrol logika fuzzy. Tabel 4.2. Hasil Pengujian Follow Kiri Metode Fuzzy Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T 47

7 Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Lorong Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Tabel 4.3. Hasil Pengujian Follow Kanan Metode Fuzzy Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T 48

8 Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Lorong Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Hasil Pengujian Pergerakan Robot Menuju Set Point Berikut merupakan grafik jarak robot terhadap dinding lapangan pengujian untuk melihat tanggapan atau pergerakan robot terhadap variasi jarak serta waktu yang dibutuhkan untuk menuju set poin. Set point yang dipakai dalam pengujian adalah 10 cm dari tembok. 49

9 (A) (B) (C) Gambar 4.3. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 0 cm Dari Tembok Saat Follow Kanan Metode Fuzzy (a) Percobaan 1, (b)percobaan 2, (c) Percobaan 3 50

10 (A) (B) (C) Gambar 4.4. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 20 cm Dari Tembok Saat Follow Kanan Metode Fuzzy (a) Percobaan 1,(b)Percobaan 2, (c) Percobaan 3 51

11 (A) (B) (C) Gambar 4.5. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 0 cm Dari Tembok Saat Follow Kiri Metode Fuzzy (a) Percobaan 1, (b)percobaan 2, (c) Percobaan 3 52

12 (A) (B) Gambar 4.6. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 20 cm Dari Tembok Saat Follow Kiri Metode Fuzzy (a) Percobaan 1, (b)percobaan 2, (c) Percobaan 3 (C) 53

13 4.3. Analisis Keberhasian Navigasi Metode Kontrol Fuzzy Keberhasilan Pengujian Navigasi Follow Kanan Follow Kiri Keberhasilan navigasi dinilai dari jumlah kontak dengan dinding dan daya jelajah robot. Untuk setiap pengujian, robot dikatakan berhasil bernavigasi apabila mampu menjelajahi seluruh ruangan dalam waktu kurang dari 3 menit dan robot tidak melakukan kontak dengan dinding yang mengakibatkan goresan pada dinding yang panjang goresanya lebih dari 2 cm Follow Kanan Konfigurasi A: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit :0,944 kontak/putaran :0 kontak/putaran :6 putaran Konfigurasi B: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit :0,88 kontak/putaran :0 kontak :5 putaran Konfigurasi C: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit :0,34 kontak/putaran :0 kontak :6 putaran Konfigurasi D: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit :0,49 kontak/putaran :0 kontak :5 putaran Follow Kiri Konfigurasi A : Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm :1,7 kontak/putaran :0 kontak/putaran Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit :6 putaran Konfigurasi B: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding Rata-rata kontak lebih dari 2 cm : 1,9 kontak/putaran : 0 kontak Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit : 5 putaran 54

14 Konfigurasi C: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding : 1,6 kontak/putaran Rata-rata kontak lebih dari 2 cm : 0 kontak Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit : 6 putaran Konfigurasi D: Robot tidak terjebak dan semua ruangan terjelajahi Rata-rata kontak dengan dinding : 1,8 kontak/putaran Rata-rata kontak lebih dari 2 cm : 0 kontak Rata-rata jumlah putaran dalam 3 menit : 5 putaran Keberhasilan Pengujian Pergerakan Robot Menuju Set Point Dari hasil pengambilan data SRF robot mampu mencapai kondisi steady state dengan variasi start yang berbeda. Dalam kondisi steady state robot memiliki steady state error pada kisaran dari posisi set point pada jarak 10 cm dari dinding. Beberapa penyebab terjadinya steady state error ini adalah : 1. Set point yang ada dalam program tidak tepat pada jarak 10 cm. Kesalahan ini bisa muncul karena set point yang dimasukkan dalam program adalah nilai SRF bukan jarak aktual dalam centi meter. 2. Rentang nilai himpunan Tepat yang digunakan masih lebar jangkauanya. Didalam variabel ini terdapat himpnan nilai input yang apabila nilai SRF sudah masuk dalam himpunan ini maka posisi robot sudah tepat berada pada posisinya dengan dinding. Dengan menghitung jumlah sampling dari saat robot bergerak menanggapi error sampai dengan kondisi steady state (jarak robot tidak berubah selama 10 kali sampling) dikalikan dengan jeda tiap sampling yaitu 50 ms, maka waktu rata rata yang dibutuhkan robot untuk mancapai steady state adalah sebagai berikut : Tabel 4.4. Waktu Rata-Rata yang Dibutuhkan Robot Menuju Steady State Follow kanan (0cm) Follow kanan (20cm) Follow kiri (0cm) Follow kiri (20cm) Metode Fuzzy 3,316 sec 4,35 sec 2,066 Sec 2,116 Sec 55

15 4.4. Perbandingan Metode Kontroller Logika Fuzzy dengan Kontroller Propotional Derivative (PD) Dalam perbandingan ini perancang membuat sistem PD (Propotional Derivative) yang diterapkan pada robot. Kontroller PD merupakan turunan dari kontroller PID dengan menghilangkan konponen integral. Pada sistem PD ini peancang memakai gain P sebesar 300 dan gain D sebesar 200. Metode pengujian kontroller PD sama dengan kontroller logika fuzzy, yang kemudian akan dibandingkan dan di analisa. Hasil pengujian kontroller PD adalah sebagai berikut : Hasil Pengujian Navigasi Follow Kanan Follow Kiri Metode PD Tabel 4.5. Hasil Pengujian Follow Kanan Metode PD Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y Y Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y Y Y T Y T Y T Y T Y T Y T 56

16 Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Lorong Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T 57

17 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Follow Kiri Metode PD Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y Y Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Start Room Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y Y Y T Y T Start Lorong Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y T Y Y 58

18 4.4.2 Hasil Pengujian Pergerakan Robot Menuju Set Point Metode PD (A) (B) (C) Gambar 4.7. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 0 cm Dari Tembok Saat Follow Kanan Metode PD (d) Percobaan 1,(e)Percobaan 2, (f) Percobaan 3 59

19 (A) (B) (C) Gambar 4.8. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 20 cm Dari Tembok Saat Follow Kanan Metode PD (g) Percobaan 1,(h)Percobaan 2, (i) Percobaan 3 60

20 (A) (B) (C) Gambar 4.9. Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 0 cm Dari Tembok Saat Follow Kiri Metode PD (j) Percobaan 1,(k)Percobaan 2, (l) Percobaan 3 61

21 (A) (B) (C) Gambar Jarak Robot Ke Dinding Ketika Robot Bernavigasi Dengan Posisi Start 20 cm Dari Tembok Saat Follow Kiri Metode PD (m) Percobaan 1,(n)Percobaan 2, (o) Percobaan 3 62

22 Analisa Perbandingan Metode Kontroller Logika Fuzzy dengan Kontroller Propotional Derivative (PD) Perbandingan Navigasi Follow Kanan dan Follow Kiri Dari hasil perbandingan peforma robot dalam bernavigasi robot yang menerapkan metode kontrol fuzzy memiliki kehandalan yang lebih tinggi dari robot yang menerapkan metode kontrol PD. Hal ini dibuktikan dengan capaian nilai parameter pengujian navigasi yang dapat kita lihat pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Tabel 4.7. Perbandingan Nilai Rata-Rata Parameter Pengujian Navigasi Follow Kanan Untuk Tiap Konfigurasi Metode PD Konfigurasi A K (kontak/putaran) 1,986 0,944 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 5 6 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 0 0 Konfigurasi B K (kontak/putaran) 2,39 0,88 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 4,86 5 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 1 0 Konfigurasi C K (kontak/putaran) 2,189 0,34 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 4,93 6 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 1 0 Metode Fuzzy 63

23 Konfigurasi D K (kontak/putaran) 2,906 0,49 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 5 5 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 0 0 Tabel 4.8. Perbandingan Nilai Rata-Rata Parameter Pengujian Navigasi Follow Kiri Untuk Tiap Konfigurasi Metode PD Konfigurasi A K (kontak/putaran) 3,18 1,7 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 5 6 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 0 0 Konfigurasi B K (kontak/putaran) 3,43 1,9 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 4,8 5 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 2 0 Konfigurasi C K (kontak/putaran) 2,93 1,6 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 5 6 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) 0 0 Metode Fuzzy 64

24 Konfigurasi D K (kontak/putaran) 3,13 1,8 K2 (kontak/putaran) 0 0 P (putaran) 4,86 5 TR Ya Ya TJ (kali terjebak) PerbandinganWaktu Rata-Rata Menuju Steady State Dari Offset 0 cm dan 20 cm Dari perbandingan yang dapat dilihat pada Tabel 4.9 dapat diketahui robot yang menggunakan metode kontrol PD membutuhkan waktu yang lebih singkat untuk menuju set point dibanding robot yang menerapkan metode logika fuzzy. Dalam metode kontrol logika fuzzy untuk meningkatkan respons robot terhadap error dapat dilakukan dengan merancang fungsi keanggotaan input dimana transisi antar himpunan dibuat curam (meningkatkan kemiringan slope). Tabel 4.9. Perbandingan Waktu Rata-Rata Menuju Steady State Dari Offset 0 cm dan 20 cm Metode PD Metode Fuzzy Follow kanan (0cm) 2,816 Sec 3,316 sec Follow kanan (20cm) 2,516 Sec 4,35 sec Follow kiri (0cm) 1,633 Sec 2,066 Sec Follow kiri (20cm) 2,266 Sec 2,116 Sec 65